Новое представление о нижней мантии Земли

Лабораторные измерения минерала высокого давления, который, как полагают, существует в глубоких недрах Земли, показывают, что он может не обладать нужными свойствами для объяснения таинственного слоя, лежащего непосредственно над ядром планеты, как надеялись геофизики. Международная группа ученых во главе с Себастьяном Меркелем из Калифорнийского университета в Беркли впервые изучила в лаборатории свойства деформации высокобарического силикатного минерала, названного пост-перовскитом. Работа опубликована 22 июня в научном журнале Science.

Это исследование ставит под сомнение, что пост-перовскит, открытый в 2004 году, является главным кандидатом на объяснение состава загадочного слоя D" (ди-два-штрих) в самом низу нижней мантии. Слой D", обнаруженный сейсмологами в 1949 году, имеет среднюю толщину около 190 км и лежит непосредственно над ядром Земли. Команда обнаружила, что, хотя пост-перовскит обладает некоторыми подходящими свойствами, он не соответствует ключевому сейсмическому параметру этого слоя — анизотропии.

«Мы обнаружили, что в слое D" горизонтальная составляющая сейсмических волн распространяется быстрее вертикальной. Но в наших лабораторных измерениях и моделях пост-перовскит оказывает на волны противоположный эффект», — пояснил геофизик Аллен МакНамара из Университета штата Аризона, участник исследования. Эксперименты включали сжатие микроскопических образцов перовскита в алмазной наковальне до превращения в пост-перовскит и анализ их структуры с помощью рентгеновских лучей. Моделирование деформации кристаллов под воздействием медленных конвекционных течений мантии показало это противоречие. Ученые не исключают, что пост-перовскит может существовать в нижней мантии, но анизотропию слоя D" вызывает другой минерал. Следующим шагом станет трехмерное моделирование.